题文

奥斯特实验表明了通电导体周围存在_____________。法拉第发现了_____________现象，由此发明了发电机，开辟了电气化的时代。

题型：填空题  难度：中档

答案

磁场   电磁感应

据专家权威分析，试题“奥斯特实验表明了通电导体周围存在_____________。法拉第发现了_..”主要考查你对  奥斯特的实验，电磁感应现象  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

奥斯特的实验电磁感应现象

考点名称：奥斯特的实验

• 概述：
      显示通电导线周围存在着磁场的实验。如果在直导线附近（导线需要南北放置），放置一枚小磁针，则当导线中有电流通过时，磁针将发生偏转。这一现象由丹麦物理学家奥斯特于1820年7月通过试验首先发现。
  
       奥斯特实验表明通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场.奥斯特实验揭示了一个十分重要的本质——电流周围存在磁场，电流是电荷定向运动产生的，所以通电导线周围的磁场实质上是运动电荷产生的。

• 奥斯特实验：
  1．实验过程：如下图所示，将一根导线平行地拿到静止小磁针上方，观察导线通电时小磁针是否偏转，改变电流方向，再观察一次。

  2．实验现象：导线通电时小磁针发生偏转，切断电流时小磁针又回到原来位置，当电流方向改变时，磁针的偏转方向也相反。

  3．结论：
  (1)比较甲、乙两图说明通电导体周围存在着磁场。
  (2)比较甲、丙两图说明磁场方向与电流方向有关。

• 用控制变量法研究奥斯特实验中的磁场强弱：
        解答奥斯特实验之类的问题要注意：(1)通电导体周围存在磁场；(2)磁场的方向与电流方向有关。电流方向改变时，磁场方向也随之改变。
        若研究通电导体周围磁场强弱，则需要控制变量。

  例某同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究过程如下：
  A．让竖直的通电长直导线垂直穿过一张硬纸板，以导线为中心在纸板上任意做直线，在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针，发现小磁针静止时N 极指向都与直线垂直；
  B．直线上任意关于导线对称两点处的小磁针N极指向相反；
  C．改变电流大小时，小磁针指向不变；
  D．通过查阅资料得知，通电长直导线外某点的磁场强弱与电流大小成正比，与这一点到直导线的距离成反比。
  (1)做实验时，纸板的俯视图如下，其中“⊙”表示电流方向垂直纸面向外，小磁针涂黑部分为N极。请在右边探究过程纸板的俯视图上作出通电长直导线周围的磁感线分布图。(分布图要能够反映不同位置处磁场的强弱和方向)
  
  (2)若要验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论，应控制_____不变。
  (3)同一通电长直导线周围，离通电导线距离为r 和2r的两点，磁场强弱的比值为_____。

  解析：(1)小磁针静止时N极指向为磁场方向，可以导线为中心多作几条直线，根据题中小磁针N极指向与直线垂直，且都指向逆时针方向，可作出如答案图所示磁感线。
  (2)用控制变量法，因磁场强弱与电流大小和到通电长直导线的距离都有关系，要探究与距离的关系，应保持电流大小不变。
  (3)因磁场强弱与距通电长直导线的距离成反比，距离之比为1：2，则磁场强弱之比为2：1。

  答案：(1)如图所示
  
  (2)电流大小
  (3)2:1

考点名称：电磁感应现象

• 电磁感应：
  

  定义	闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象，电磁感应中产生的电流称为感应电流
  产生感应电流的条件	一是“闭合电路的一部分导体”(这句话包括两层意思：①电路应该是闭合的，而不是断开的，即组成电路的各元件连接成一个电流的通路； ②要有一部分导体做切割磁感线运动，也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路的一部分)；二是“做切割磁感线运动”，所谓切割磁感线，类似于切菜，可以是垂直切割，也可以是斜着切割，但导体运动方向不能与磁感线方向平行，可能是导体运动，也可能是磁场运动
  与感应电流方向有关的因素	在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关，若改变导体运动方向与原运动方向相反，或将磁感线方向改为与原方向相反，则感应电流方向将与原方向相反；若导体运动方向和磁感线方向都变为和原来相反，则感应电流的方向不变
  能量转化	机械能转化为电能
  应用	发电机、动圈式话筒、变压器等

•  控制变量法研究“电磁感应”现象：
      通电导体在磁场中受力的方向、感应电流的产生及方向都不只与一个因素有关，在研究通电导体在磁场中受力的方向、产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关时，我们都用到了控制变量思想。

  例如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。
  
  (1)本实验中，如果____，我们就认为有感应电流产生。
  (2)闭合开关后，若导体不动，磁铁左右水平运动，电路____感应电流(选填“有”或“无”)。
  (3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关?”，小李猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。” 请你根据图示的实验装置，帮助小李设计实验来验证她的猜想，你设计的实验做法是：__________

  解析：(1)有微弱的电流通过灵敏电流计，其指针就会摆动。
  (2)由图知，导体不动，磁铁左右水平运动。此时也相当于导体做切割磁感线运动，会产生感应电流。
  (3)本实验设计要应用控制变量法。在其他条件不变的情况下，只改变导体切割磁感线运动的速度，然后观察电流计指针的偏转程度。

  答案：(1)灵敏电流计的指针偏转  (2)有 (3)闭合开关，保持其他条件不变，只改变导体切割磁感线运动的速度，观察灵敏电流计的指针偏转程度

• 电磁感应部分涉及三个方面的知识：
       一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律，其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
      楞次定律表述为：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功，需外界做功，将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，外界做功的能力也越大。